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Physique des Matériaux à Transition de Spin sous Pression – SCOOP

Résumé de soumission

Le phénomène de transition de spin, impliquant les propriétés thermo-, photo, magnéto- et piézo- chromiques des complexes moléculaires de métaux de transition 3d4 à 3d7, apparaît incontestablement et de façon croissante comme l'un des plus prometteurs dans le domaine des matériaux fonctionnels et ce, en particulier, pour des applications dans les dispositifs d'affichage, de stockage et d'interrupteurs moléculaires. Ces complexes sont connus pour présenter une bistabilité entre les états de configuration électronique haut spin, HS, et bas spin, BS. Les propriétés piézo- chromiques de ces matériaux ont été identifiées depuis longtemps et, du point de vue théorique, l'application d'une pression devrait favoriser l'état BS, occupant un plus petit volume, et déplacer ainsi l'équilibre de spin vers les hautes températures tout en accélérant la relaxation de HS à BS à une température donnée. Cependant, les observations expérimentales préliminaires ne correspondent pas aux prédictions dans de très nombreux cas. La raison de cette non-adéquation entre prévisions et observations provient du couplage entre le paramètre pression et le paramètre d'ordre (la fraction HS) dont le mécanisme est inexploré à ce jour. Afin de traiter ce problème complexe, il apparaît indispensable de déployer une approche expérimentale et théorique ambitieuse grâce, en particulier, au développement de méthode d'investigations structurales et spectroscopiques sous pression, inexistantes à ce jour au niveau international. Par le passé, l'interprétation et la quantification des modifications induites par la pression ont été, à plusieurs reprises, mises en échec en raison de la pauvreté et de l'imprécision des données structurales et spectrales inhérentes à l'extrême difficulté expérimentale liée à l'obtention de données fiables dans des conditions de pression hydrostatique et, qui plus est, à basse température. Pour ces raisons, nous avons récemment mis en œuvre au LCC-CNRS (Toulouse) en collaboration avec le ICMCB-CNRS (Bordeaux) le développement de techniques sous pression, incluant des méthodes macroscopiques, spectroscopiques et structurales. Mais la tâche est rude. Ainsi, dans le contexte du présent projet, nous souhaitons tout d'abord véritablement réaliser des avancées essentielles et définitives sur ce développement expérimental afin de créer un véritable et unique plateforme pour l'étude des solides moléculaires sous pression. Grâce à ces techniques, nous souhaitons réaliser une étude détaillée et complète sur des systèmes à transition de spin bien identifiés pour leur intérêt dans le domaine et la pertinence de leurs paramètres physiques. Les résultats serviront à valider, ou non, et à définir les limites des différents modèles physiques proposés dans la littérature ainsi que de préciser les possibilités réelles d'utilisation de ces systèmes dans des applications industrielles. Finalement, ce projet ambitionne aussi d'ouvrir de nouvelles perspectives pour l'investigation des solides moléculaires qui, en général, présentent des changements de propriétés sous pression.

Coordination du projet

Gabor MOLNAR (Organisme de recherche)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

Aide de l'ANR 173 067 euros
Début et durée du projet scientifique : - 36 Mois

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